Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos

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(1)Trabajo Final de Grado · EM-1047 Grado en Ingeniería Mecánica Autora: Claudia Martínez Bronchal Tutor: Vicente Chulvi Ramos Julio, 2018. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos.

(2) ÍNDICE CAPÍTULO 1. MEMORIA ........................................................................................................... 2 CAPÍTULO 2. ANEXOS............................................................................................................ 72 CAPÍTULO 3. PLANOS .......................................................................................................... 130 CAPÍTULO 4. PLIEGO DE CONDICIONES ........................................................................... 148 CAPÍTULO 5. ESTADO DE MEDICIONES............................................................................. 172 CAPÍTULO 6. PRESUPUESTO.............................................................................................. 175. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 1.

(3) CAPÍTULO 1. MEMORIA.

(4) CAPÍTULO 1. Memoria. ÍNDICE. 1. OBJETO ................................................................................................................................. 5 2. ALCANCE .............................................................................................................................. 6 3. ANTECEDENTES .................................................................................................................. 7 3.1. NACIMIENTO DE LA IDEA .............................................................................................. 7 3.2. HISTORIA ........................................................................................................................ 9 3.3. CINTA TRANSPORTADORA......................................................................................... 10 3.3.1. TIPOS DE CINTAS.................................................................................................. 10 3.3.2. BANDA TRANSPORTADORA................................................................................. 12 3.3.3. RODILLOS .............................................................................................................. 14 3.3.4. TAMBORES ............................................................................................................ 16 3.3.5. SISTEMA MOTRIZ .................................................................................................. 18 3.3.6. EQUIPOS DE LIMPIEZA ......................................................................................... 19 3.3.7. SISTEMA DE TENSADO......................................................................................... 21 3.4. CARGA Y DESCARGA .................................................................................................. 22 3.5. VENTAJAS .................................................................................................................... 24 4. NORMATIVAS Y REFERENCIAS ........................................................................................ 25 4.1. DISPOSICIONES LEGALES Y NORMAS APLICADAS ................................................. 25 4.2. PROGRAMAS DE CÁLCULO ........................................................................................ 26 4.3. PLAN DE GESTIÓN DE LA CALIDAD APLICADO DURANTE LA REDACCIÓN DEL PROYECTO ......................................................................................................................... 27 4.4. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 28 4.5. OTRAS REFERENCIAS ................................................................................................ 29 5. DEFINICIONES Y ABREVIATURAS .................................................................................... 30 6. REQUISITOS DE DISEÑO ................................................................................................... 33 6.1. REQUISITOS ESTABLECIDOS POR EL CLIENTE ....................................................... 33 6.2. REQUISITOS DEL DISEÑADOR Y PARÁMETROS ...................................................... 34 6.3. ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA ........................................................................ 35 6.3.1. ACCIONES PERMANENTES .................................................................................. 35 6.3.2. ACCIONES VARIABLES ......................................................................................... 35 6.3.3. ACCIONES ACCIDENTALES.................................................................................. 35 7. ANÁLISIS DE SOLUCIONES ............................................................................................... 36 7.1. TIPOS DE CINTA. VENTAJAS E INCONVENIENTES................................................... 37 7.2. TIPOS DE BANDAS ...................................................................................................... 39 7.3. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN ..................................................................................... 40 Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 3.

(5) CAPÍTULO 1. Memoria. 8. RESULTADOS FINALES ..................................................................................................... 42 8.1. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS. LONGITUDES ................................................. 42 8.2. ANCHO Y VELOCIDAD DE BANDA .............................................................................. 45 8.3. CAPACIDAD DE TRANSPORTE ................................................................................... 47 8.3.1. DEFINICIONES ....................................................................................................... 47 8.3.2. ÁREA DE TRANSPORTE ....................................................................................... 47 8.3.3. CAPACIDAD A TRANSPORTAR ............................................................................ 49 8.4. DIÁMETRO DE RODILLOS Y TAMBORES. SEPARACIÓN DE ESTACIONES ............ 51 8.5. SELECCIÓN DE LA BANDA .......................................................................................... 53 8.6. RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO DE LA CINTA ......................................................... 55 8.6.1. RESISTENCIAS PRINCIPALES (FH) ....................................................................... 56 8.6.2. RESISTENCIAS SECUNDARIAS (FN)..................................................................... 57 8.6.3. RESISTENCIAS ESPECIALES (FS) ........................................................................ 58 8.6.4. RESISTENCIAS DEBIDAS A LA INCLINACIÓN (FSt) .............................................. 59 8.6.5. ESFUERZO TANGENCIAL EN EL TAMBOR MOTRIZ (FU) .................................... 60 8.7. TENSIONES .................................................................................................................. 61 8.8. POTENCIA, PAR MOTOR Y VELOCIDAD .................................................................... 64 8.9. DESCRIPCIÓN DE LA CINTA ....................................................................................... 67 9. PLANIFICACIÓN .................................................................................................................. 70 10. ORDEN DE PRIORIDAD DE LOS DOCUMENTOS ........................................................... 71. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 4.

(6) CAPÍTULO 1. Memoria. 1. OBJETO El transporte de material es uno de los procesos más costosos para las empresas. En el último siglo, se han producido mejoras en el transporte de mercancías, con el fin de abaratar el proceso. Se han desarrollado multitud de sistemas para transportar materiales, como por ejemplo los elevadores de cangilones o los redlers, pero el elemento más utilizado hoy en día en la industria es la cinta transportadora. La cinta es capaz de transportar altas cantidades de material a granel de forma rápida, eficiente y segura, lo que supone un aumento de la producción y de la rentabilidad económica. Se trata de un sistema flexible en cuanto a la diversidad de posibilidades que ofrece: longitudes de transporte, alturas, curvas, adaptabilidad al terreno, diferentes materiales a transportar… Es por ello por lo que la cinta transportadora es tan importante en la industria de hoy en día. El diseño de la misma supone aplicar conocimientos de varias ramas de la Ingeniería Mecánica como Expresión gráfica, Diseño de máquinas o Estructuras. Por tanto, su diseño se convierte en un elemento de gran interés a nivel estudiantil, donde se pueden combinar y aplicar numerosos conocimientos adquiridos durante el Grado. Así, el objetivo principal del presente proyecto consiste en diseñar una cinta transportadora que será utilizada para trasladar grava. La cinta será la encargada de trasladar el material de forma continua desde la salida de su tratamiento de trituración hasta la entrada al tromel de lavado, donde será limpiado y posteriormente cribado. Dicha cinta se instalará en una nueva planta de tratamiento de áridos en la provincia de Teruel.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 5.

(7) CAPÍTULO 1. Memoria. 2. ALCANCE Este Trabajo Final de Grado pretende resolver un problema real para mejorar un sistema de producción. El diseño de la cinta abarca desde los cálculos de la capacidad de transporte y potencia necesaria del motor, hasta el cálculo de la estructura que la soportará, todo ello con ayuda de herramientas informáticas como AutoCAD o Cype. El objeto de diseño es un encargo de la empresa Emipesa S.A, debido a la nueva creación de una planta de tratamiento de áridos. La cinta se localizará al final del proceso productivo, y transportará la grava hacia su lavado y posterior cribado, para después ser almacenada o cargada en camiones para su uso inmediato. Este proyecto trata de poner a prueba todos los conocimientos profundizados durante la carrera. Por tanto, se trata de un documento de carácter general, de manera que no solo se basa en Mecánica sino que abarca distintos ámbitos ingenieriles actuales.. Figura 1. Trituración y cribado de áridos.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 6.

(8) CAPÍTULO 1. Memoria. 3. ANTECEDENTES 3.1. NACIMIENTO DE LA IDEA La empresa Emipesa S.A, con sede localizada en Mora de Rubielos, en Teruel, fue fundada en 1988. Se dedica principalmente a la extracción de áridos y la transformación de los mismos en distintos tipos de mezclas (hormigón, aglomerado y mortero) y en todos sus derivados, que serán destinados a la edificación y obras civiles.. Figura 2. Logotipo Emipesa S.A.. Utiliza materiales de naturaleza caliza, silícea y ofítica, y mediante procesos de triturado, volado, picado, cribado y lavado, genera productos como balastos, gravillas, arenas de diversas clases, morteros y zahorras artificiales. Estos productos pueden ser obtenidos en una gran variedad de tamaños, desde granos de 0-2 mm hasta 60 mm de material. Dichos productos se utilizan en gran medida para la fabricación de hormigón, pero también son utilizados para rellenar cimentaciones, realizar pavimentos y explanadas, estructurar las vías férreas y componer el aglomerado asfáltico, crear tabiquerías, enlucidos, mamposterías.... Debido a su gran crecimiento a lo largo de los 30 años de actividad, la empresa ha ido creando nuevas plantas de tratamiento en la provincia de Teruel y Castellón, aumentando así su capacidad de producción. Una de las nuevas instalaciones se sitúa en el Poyo del Cid, localidad del municipio de Calamocha, en la provincia de Teruel.. Figura 3. Localización.. Esta nueva instalación supone la adquisición de la maquinaria necesaria para llevar a cabo la actividad. Dicha actividad es un proceso continuo de tratamiento, por lo que es vital que el material sea transportado y dirigido hacia las fases de tratado de forma continua e ininterrumpida. Un elemento que cumple con estas características es la cinta transportadora, capaz de transportar grandes cantidades de material a granel de forma continuada. La nueva planta de tratamiento se localiza en el polígono 701, parcela 106, situada en la Loma del Carro 2 en Calamocha (Teruel). Esta parcela tiene una superficie de 22239 m y su localización y geometría se muestran en la Figura 4:. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 7.

(9) CAPÍTULO 1. Memoria. Figura 4. Parcela de la nueva instalación.. El transporte de productos ha dado un paso importante al cambiar de los tradicionales sistemas de transporte, que iban desde la utilización de recipientes transportados por los obreros, montacargas o sistemas de poleas, hasta la utilización de complejos mecanismos de transporte utilizando sistemas basados en cintas transportadoras. Así, en este proyecto se va a diseñar la cinta transportadora que recogerá grava a la salida del proceso de trituración y la elevará hasta la entrada del tromel de lavado y posterior cribado.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 8.

(10) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.2. HISTORIA La aparición de la cinta transportadora data de 1795. Oliver Evans diseñó una primitiva cinta que fue empleada para transportar carbón y materiales pétreos de la minería. La banda fue fabricada con cuero, cinta de goma o lona, la cual se deslizaba por una tabla plana de madera con un cinturón que la movía. El peso limitaba la longitud de la misma, por lo que inicialmente, las cintas transportadoras eran de pequeñas longitudes, instaladas sobre terrenos planos. Este sistema fue la base del posterior desarrollo de las cintas transportadoras hasta las que se conocen hoy en día, siendo uno de los métodos de transporte de material a granel más seguro, rápido y económico. A comienzos del XX, la compañía sueca Sandvik creó las primeras cintas transportadoras de acero, muy similares a las que se utilizan en la actualidad. Éstas permiten transportar mayores pesos y recorrer largas distancias debido a su rigidez y resistencia. La cinta transportadora comenzó a utilizarse en diversas industrias, lo que propició grandes aumentos en las producciones de las empresas. En 1913, Henry Ford, fundador de Ford Motor Company, desarrolló un nuevo modelo de producción en cadena, en el cual introdujo las cintas transportadoras, que serían las encargadas de trasladar los vehículos por la cadena de montaje.. Figura 5. Oliver Evans.. Posteriormente, la compañía minera estadounidense de Henry Clay Frick desarrolló una cinta subterránea de 8 kilómetros de longitud. Los materiales que se utilizaban para la fabricación de las bandas, en su gran mayoría de origen natural (algodón, caucho o lona), escasearon debido a las circunstancias producidas por la Segunda Guerra Mundial. Esto produjo la innovación y el desarrollo de materiales sintéticos, que no tardaron en sustituir a los naturales. En 1942 se comenzó a utilizar la banda ST Steelcord, compuesta por tejido y cordones de metal que aumentaban su resistencia. Los materiales de las bandas comenzaron a evolucionar hasta el punto de crear materiales específicos para el tipo de material que transporta la cinta, como se hace hoy en día. En la actualidad, las cintas transportadoras se instalan de forma horizontal, inclinada o con diversas curvas, cuentan con una gran variedad de motores y reductores para su funcionamiento, y con diversos materiales como el nylon, poliéster, poliuretano o PVC. Ejemplos de nuevas disposiciones de cintas son la cinta tubular o Pipe Conveyor (Figura 6) y la cinta Flexowell, utilizada en grandes inclinaciones.. Figura 6. Cinta tubular.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 9.

(11) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3. CINTA TRANSPORTADORA 3.3.1. TIPOS DE CINTAS Una cinta transportadora es un elemento o maquinaria de carácter principalmente electromecánico, destinado a trasladar productos y materias primas entre dos o más puntos, alejados entre sí. Transportan de forma horizontal o inclinada objetos sólidos o materiales a granel, pudiendo recorrer grandes distancias a grandes velocidades. Las cintas transportadoras pueden ser fijas o móviles. Se denominan cintas fijas a aquéllas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Las cintas móviles cuentan con sistemas que permiten cambiar su emplazamiento, como por ejemplo ruedas. Son utilizadas en obras o en canteras puntuales donde sea necesario transportar material de inmediato.. Figura 7. Cinta móvil.. El principal elemento de la cinta transportadora es la banda, ya que es la encargada de contener el material transportado y de transmitir la fuerza para transportar la carga.. La banda está apoyada sobre unas estaciones que contienen rodillos, que con su giro, permiten el avance de la banda. En los dos extremos, se encuentran los tambores donde la banda se enrolla. Uno de estos tambores (normalmente el que se encuentra situado en cabeza, es decir, en la parte superior), está acoplado a un motor, que le confiere la potencia necesaria para accionar el movimiento. En la Figura 8, se muestra un esquema con los diferentes elementos que componen la cinta, que en los siguientes apartados serán explicados con más detalle.. Figura 8. Esquema de los elementos que componen una cinta.. -. Cintas con cadenas: Están formadas por eslabones de cadena sin fin que se encuentran enlazados, y que giran alrededor de ruedas dentadas motorizadas, en los extremos del camino. Las cadenas viajan a lo largo de canales que proporcionan soporte para las secciones flexibles de la cadena, sobre la que se monta la carga. La anchura de la banda depende del número de cadenas que se Figura 9. Cinta con cadenas. sitúen en paralelo.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 10.

(12) CAPÍTULO 1. Memoria. - Cintas con listones: Este sistema emplea listones o tablillas conectadas a una cadena continua en movimiento. Aunque el mecanismo impulsor es la cadena, funciona en gran medida como una cinta plana. Las cargas se sitúan sobre la superficie plana de las tablillas y se desplazan con ellas. Figura 10. Cinta con listones.. -. Cintas con rodillos: Se utilizan en operaciones de procesado, de almacenamiento y en aplicaciones de distribución. Está formado por una serie de tubos (rodillos) perpendiculares a la dirección de avance. Los pallets o bandejas que llevan la carga unitaria se desplazan a medida que giran los rodillos.. -. Cintas con ruedas: Estas cintas poseen pequeñas ruedas, similares a las que se utilizan en los patines de línea, que se montan sobre ejes rotatorios conectados al armazón. Su utilidad es similar a la de las cintas con rodillos, se encarga de trasladar pallets, bandejas o contenedores. Sin embargo, en este tipo de cintas, las cargas deben ser más ligeras en general, ya que la carga se distribuye entre los pequeños puntos de contacto (las ruedas), concentrando ahí los esfuerzos.. Figura 11. Cinta con rodillos y con ruedas.. -. Cintas planas: En las cintas planas, los materiales se sitúan sobre la superficie de una banda, que viaja a lo largo del recorrido. La banda realiza un camino de ida, en el que transporta el material, y un camino de retorno, desprovisto de carga, formando así un lazo continuo. La banda se desliza sobre rodillos a lo largo de todo su recorrido, y en los extremos, cambia de dirección gracias a los tambores.. Figura 12. Cinta plana.. -. Cintas de carro sobre rieles: Este tipo de transportador utiliza carros individuales que se montan sobre dos rieles. Los carros no son impulsados individualmente, sino que son impulsados por un tubo rotatorio (spinning tube) que se localiza entre los rieles. El carro lleva en la parte inferior una rueda motriz, la cual se apoya en el tubo, formando un ángulo. El giro del tubo se convierte en el avance del carro, y la velocidad puede ser controlada regulando el ángulo de contacto. Este sistema proporciona gran precisión en el posicionamiento de objetos, por lo que es utilizado para piezas para la manufactura o procesado. Las aplicaciones para este sistema incluyen las líneas de soldadura robótica y sistemas de ensamblaje automático.. -. Cintas aéreas de carros: Se trata de unos soportes que se mueven sobre un riel elevado del que cuelga la carga y que se encuentran espaciados mediante una cadena sinfín o cable. La cadena o cable está unida a una rueda que proporciona energía al sistema. El camino a recorrer es determinado por los rieles, y esta configuración permite la existencia de giros, cambios de elevación y curvas, creando un circuito cerrado. Este tipo de cinta se utiliza en fábricas para. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 11.

(13) CAPÍTULO 1. Memoria. mover piezas y conjuntos de ensamblaje entre los principales departamentos de producción. También puede utilizarse para tareas de mantenimiento.. Figura 13. Cinta sobre rieles, aérea y por cable enterrado.. -. Cintas por cable enterrado: Estos sistemas emplean vehículos con ruedas impulsados por medio de cadenas o cables en movimiento situados en zanjas en el suelo, las cuales determinan el recorrido. Los carros emplean clavijas reforzadas de acero para acoplarse a la cadena. Dichas clavijas se pueden extraer de la zanja para liberar al carro del avance de la cadena y realizar las operaciones de carga/descarga.. 3.3.2. BANDA TRANSPORTADORA La banda es uno de los elementos más importantes de toda la instalación, ya que sobre ella se disponen los elementos a transportar. Por ello, su coste suele ser uno de los más elevados de toda la instalación. Las principales funciones que debe cumplir son las siguientes: -. Transportar la carga.. -. Absorber las tensiones desarrolladas en el arranque.. -. Absorber la energía de impacto en el punto de carga.. -. Resistir a los efectos de temperatura y agentes químicos.. -. Cumplir con los requisitos de seguridad.. Las bandas son elementos normalizados que se designan por códigos. La Figura 14 muestra un esquema explicativo de los distintos dígitos que posee la denominación:. Figura 14. Esquema de la denominación de las bandas.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 12.

(14) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3.2.1. TIPOS DE BANDAS En la actualidad existe una gran variedad de bandas. A continuación, indican las principales clasificaciones: Algodón Según el tipo de tejido. Tejidos sintéticos Con cables de acero De varias telas o capas. Según la disposición del tejido. De un tejido sólido Lisas. Según el aspecto de la superficie portante de la carga. Rugosas Nervadas. Tabla 1. Clasificación bandas transportadoras.. 1. 2. 3. 4.. Recubrimiento superior Núcleo o cables de acero Refuerzo transversal Recubrimiento inferior. Figura 15. Partes de una banda con cable de acero.. 3.3.2.2. CONSTITUCIÓN DE LA BANDA La banda está sometida a la acción de fuerzas longitudinales, que producen alargamientos, del peso del material entre las estaciones de rodillos portantes, el cual produce flexiones locales, tanto en el sentido longitudinal como en el transversal y a impactos del material sobre la cara superior de la banda, que producen erosiones sobre la misma. Por ello, está formada por: -. Tejido o carcasa: Formada por: - Urdimbre: Conjunto de hilos que se colocan en el telar paralelamente unos a otros para formar una tela. Soporta los esfuerzos de tracción longitudinales, es en general bastante más resistente - Trama: Conjunto de hilos que, cruzados y enlazados con los de la urdimbre, forman una tela. Soporta esfuerzos transversales secundarios, derivados de la adaptación a la forma de artesa y de los producidos por los impactos, por lo que su rigidez no debe ser excesiva.. -. Recubrimiento: Están formados por elastómeros (caucho natural), plastómeros (PVC), u otros materiales, como goma. Sirven para unir los elementos constitutivos de la carcasa, y constan de dos partes: la superior y la inferior. El recubrimiento superior es el que soporta el material, y el inferior es el que está en contacto con los rodillos, por lo que el recubrimiento superior tendrá mayor espesor que el inferior.. 3.3.2.3. UNIONES Las uniones de las bandas pueden ser:. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 13.

(15) CAPÍTULO 1. Memoria. -. Vulcanizadas: Se utilizan en bandas cortas, del orden de 20-30 m, suministrándose ya cerradas.. Figura 16. Tipos de uniones de las bandas.. -. Grapadas: Este método se utiliza en bandas largas.. Figura 17. Unión grapada.. 3.3.3. RODILLOS Los rodillos son, al igual que la banda, componentes principales para las cintas, y de su calidad depende el buen funcionamiento de las mismas. Si no giran adecuadamente, aumenta la fricción, produciendo desgastes en los recubrimientos de la banda y reduciendo su vida útil, así como también se producirá un aumento del consumo de energía. La principal función de los rodillos es sustentar la banda cuando lleva el material (en el ramal superior) y transportar la misma de vuelta (ramal inferior). Las dimensiones de los rodillos, se encuentran tabuladas en las normas DIN 15207 y DIN 22107. 3.3.3.1. CONSTITUCIÓN DE LOS RODILLOS Los rodillos pueden fabricarse de diversas maneras. Sus componentes internos pueden crearse en multitud de geometrías, como por ejemplo el sistema de estanqueidad o laberinto. Los principales elementos se detallan en la Figura 18: Tubo Deflector. Laberinto de estanqueidad. Eje. Cazoleta Rodamiento Figura 18. Partes de un rodillo.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 14.

(16) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3.3.2. DISPOSICIÓN ESPACIAL Para que los rodillos cumplan las funciones anteriores, deben adoptar diversas disposiciones espaciales, las principales se indican en la Tabla 2: Un rodillo. Dos rodillos situados en V. Tres rodillos situados en forma de artesa RAMAL SUPERIOR En guirnalda. En catenaria. Un rodillo RAMAL INFERIOR Dos rodillos. Tabla 2. Disposiciones de los rodillos.. 3.3.3.3. TIPOS DE RODILLOS Los rodillos son de geometría cilíndrica, y pueden ser lisos, estar recubiertos por goma (para así poder soportar pequeños impactos) o poseer aros de goma (para contribuir a la limpieza de la banda). A continuación se describen los principales tipos de rodillos: -. Rodillos superiores o de carga: Los rodillos superiores sostienen la banda y ayudan a desplazarla. El rodillo de mayor utilización, en caso de una disposición en artesa, es el central, ya que soporta la mayor cantidad de material. Normalmente, los tres rodillos suelen tener la misma longitud, aunque en USA, es común disponer el rodillo central con mayor longitud. Para el transporte de material a granel, se están utilizando ángulos de artesa mayores (35º y 45º) para obtener una mayor capacidad de transporte y mayor control sobre el derrame de material.. -. Rodillos inferiores o de retorno: La banda se desplaza en su tramo de retorno a través de los rodillos inferiores, que la sostienen y la desplazan. Pueden estar recubiertos de goma.. -. Rodillos de impacto o amortiguadores: Estos rodillos se encuentran situados en la zona de carga de la cinta, debajo de la tolva de alimentación y el encauzador. Se disponen únicamente en esta zona porque tienen la función de amortiguar el impacto del material cuando llega a la cinta. La distancia entre estas estaciones es menor que en las otras estaciones de la cinta, y. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 15.

(17) CAPÍTULO 1. Memoria. ésta depende del tipo de material a transportar, la altura de caída y la velocidad. Se pueden diferenciar del resto de rodillos por su forma geométrica, ya que contienen ranuras para favorecer la absorción de energía, y están recubiertos de caucho.. Figura 19. Rodillos amortiguadores.. -. Rodillos alineadores: Se trata de unos rodillos que se disponen en la parte superior de las estaciones de rodillos portantes. Se trata de dos pequeños rodillos con su eje casi vertical, situado en las proximidades de los extremos más alejados de los rodillos laterales. Su tamaño es reducido, y sirven para alinear la banda dentro de la propia instalación, y evitar que se salga completamente de la estación.. -. Rodillos autolimpiadores: Se trata de unos rodillos cilíndricos con aros de goma. Se suelen montar en el ramal inferior de retorno para facilitar la limpieza de la banda. Rodillos alineadores. Figura 20. Rodillos alineadores y autolimpiadores.. 3.3.4. TAMBORES Los tambores son los encargados de hacer cambiar la trayectoria de la banda. Las dimensiones principales de los tambores, diámetro y longitud, se encuentran normalizadas por la norma DIN 22101 y por la norma ISO 1536. La determinación de los diámetros del tambor depende del tipo de banda, de su espesor y de su ancho.. Figura 21. Tipos de tambores.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 16.

(18) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3.4.1. TIPOS DE TAMBORES Se pueden realizar varias clasificaciones de los tambores que se utilizan en las cintas transportadoras:. MOTRICES. NO MOTRICES. Transmiten las fuerzas tangenciales a la banda. Comúnmente se sitúan en la cabeza de la cinta, en la parte alta o en la zona de descarga. Loco o de reenvío. Se localiza en el extremo opuesto al tambor motriz, en cola. Permite el retorno de la banda una vez que esta terminó el recorrido en el tramo portante.. Desviador o de inflexión. Son situados tras los tambores motrices y de reenvío para aumentar el ángulo de abrazamiento entre la banda y el tambor, y así reducir las tensiones de transmisión en la banda.. Tensor. Se sitúan en el sistema de contrapeso o de tensado.. De descarga. Los situados en los trippers. Tabla 3. Clasificación de los tambores.. 3.3.4.2. RECUBRIMIENTOS Al igual que los rodillos, los tambores también pueden ser recubiertos. Los tambores motrices suelen tener un recubrimiento de goma para aumentar la capacidad de transmisión, gracias al aumento del coeficiente de fricción entre la banda y ellos. El engomado puede ser liso, ranurado en V o en rombo. El ranurado tiene como fin recoger la suciedad fina que se forma en la artesa de la banda cuando se transporta materiales húmedos. Esta suciedad se desborda en el tambor motriz cuando la banda pasa de disposición en artesa a plana. Los espesores del recubrimiento varían en función del tambor, y se sitúan en torno a 8-15 mm. Los tambores de reenvío y contrapeso, no suelen engomarse.. Figura 22. Tipos de engomado de tambor.. 3.3.4.3. EQUILIBRADO Las imperfecciones propias de la fabricación de la envolvente del tambor, provocan que exista el riesgo de que quede desequilibrado, una vez mecanizado. Por ello, los tambores se someten a equilibrados estáticos, lo que se logra de una forma sencilla y con suficiente aproximación, apoyando los extremos del eje del tambor en dos soportes metálicos nivelados con aristas mecanizadas. En tambores grandes, con velocidades tangenciales elevadas, sería conveniente un equilibrado dinámico.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 17.

(19) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3.4.4. MOTOTAMBORES Los mototambores aúnan dos componentes fundamentales en el movimiento de la cinta. Se trata de un tambor en el que en su interior posee todos los elementos que conforman un motor eléctrico, desde su entrada de energía hasta los engranajes reductores de velocidad. Estos mototambores están normalizados, y su potencia está limitada hasta 22 kW aproximadamente. Figura 23. Mototambor.. 3.3.5. SISTEMA MOTRIZ El sistema motriz está compuesto por el motor, el acoplamiento, el reductor, el freno y los mecanismos antiretorno. Se deben seleccionar de forma adecuada, ya que el funcionamiento del conjunto influye en la vida útil de la banda. La forma en la que se efectúa el arranque, influye en el comportamiento de la banda en las curvas verticales, en el recorrido de los tambores tensores y a la pérdida de fricción en el tambor motriz. Del sistema motriz también depende la seguridad de funcionamiento de la instalación.. 3.3.5.1. MOTOR El elemento motriz de mayor uso en los transportadores es el del tipo eléctrico. Para la selección de un motor, hay que cerciorarse de que la potencia mínima sea al menos igual que la requerida a la salida del reductor, y a la entrada del eje del tambor motriz. La potencia en el arranque será algo mayor, por lo que el motor debe ser sobredimensionado, siempre y cuando el coste lo permita. El motor aportará el par necesario para accionar el tambor y poner en funcionamiento la cinta.. 3.3.5.2. REDUCTORES El reductor es el elemento encargado de transmitir el par motor y la velocidad correspondiente al tambor motriz. Mediante una serie de engranajes, reduce y aumenta los valores que aporta el motor, para que a su salida, sean los indicados para el correcto funcionamiento de la máquina. Es posible aunar el motor y el reductor, formando solo un sólido, llamado motorreductor.. Figura 24. Reductores.. 3.3.5.3. FRENOS Y MECANISMOS ANTIRETORNO Los frenos más utilizados son los de disco, situados en el eje del reductor. En algunos casos, generalmente en cintas descendentes, se montan en el eje del tambor.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 18.

(20) CAPÍTULO 1. Memoria. En las cintas con cierta pendiente, además del freno se dispone de un sistema de anti retorno. Su función consiste en retener la carga en las cintas inclinadas ascendentes, en caso de parada. Estos sistemas antirretorno actúan como un elemento de seguridad.. 3.3.6. EQUIPOS DE LIMPIEZA El mantenimiento de la limpieza de la banda, ya sea en su lado portante o en el ramal de retorno, como también en su lado de rodadura, es importante para el correcto funcionamiento de la cinta y de todo el transportador en general. Cuando el material transportado es pegajoso, tiende a quedarse adherido a la parte superior de la banda, lo que ocasiona que en el tramo de retorno, este material adherido se vaya acumulando en los rodillos horizontales inferiores, lo que produce que los mismos vayan variando su diámetro y se produzcan desplazamientos laterales de la cinta, que llevan a grandes daños en sus bordes de la misma. El material que se derrama sobre el lado de rodadura en el ramal inferior, tiende a acumularse en el tambor de reenvío, produciendo daños en la carcasa. Su acumulación hace variar el diámetro del tambor de forma no uniforme, lo que atenta contra la correcta alineación de la cinta. Una buena limpieza supone grandes ahorros en el mantenimiento y en la duración de las vidas útiles de los elementos. Una mala limpieza provoca: -. La capacidad de carga transportada disminuye.. Figura 25. Rascador de contrapeso.. -. La mano de obra empleada en la limpieza del material fugitivo, depositado en bastidores y suelo, mantenimiento de los equipos de limpieza y atención al desvío de bandas, supone un alto coste.. -. En cintas de gran capacidad, se instalan transportadores especiales de baja longitud, que se encargan de recoger el material desprendido por la cinta grande y lo incorporan a la vena principal.. 3.3.6.1. TIPOS DE RASCADORES A continuación se describen los rascadores que actúan sobre el tambor motriz: -. Rascador pendular de contrapeso, con tiras de goma: Es muy utilizado, sin embargo, su eficacia es limitada. Se emplea en cintas sencillas sin grandes exigencias de limpieza. Está constituido por unas partes metálicas que soportan las tiras o tacos de goma, montadas sobre un contrapeso de modo que mantengan una presión constante sobre la cinta.. -. Rascador principal con láminas de rascado independientes y tensión por brazo de torsión: Es más más eficaz que el anterior, pero no consigue una limpieza perfecta. Si el material es muy pegajoso no se elimina totalmente. Para mejorar su eficacia, se instala un rascador previo. Los más comunes son los constituidos por una lámina de goma maciza tomada. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 19.

(21) CAPÍTULO 1. Memoria. de un bastidor y en contacto con la banda presionando sobre ella por debajo del tambor de accionamiento y antes de que la misma se separe de él.. Figura 26. Rascador principal.. -. Rascador previo: Situado antes del principal, con tacos gruesos de goma como elementos de rascado y forma constructiva similar al anterior. Se emplea cuando el material es pegajoso y de limpieza difícil. El mayor problema con estos rascadores es la reposición de los elementos limpiadores cuando estos se han desgastado, por la dificultad de acceso a los mismos.. -. Cepillo rotativo: Este cepillo está formado por tiras de nylon o de láminas de goma, que giran acompañando el sentido de marcha de la cinta en el punto de contacto o pueden estar motorizados y girar en sentido contrario provocando una acción más efectiva de limpieza. Figura 27. Cepillo rotativo.. Los rascadores que actúan sobre los demás tambores, son: -. Rascador en V o deflectores: Se localiza antes de que la banda llegue al tambor de reenvío. Impide que el material fugitivo, situado sobre la cara interna de la banda, penetre entre las láminas y el tambor. Consiste en un faldón de goma inclinado respecto al eje de la cinta.. -. Rascadores fijos en diagonal: Consiste en una pletina o placa metálica que se sitúa próxima a la periferia de los tambores de desvío, para impedir la entrada del material pegado a la banda.. Figura 28. Rascador en V.. En la actualidad existen equipos de limpieza de última tecnología aplicados a las cintas transportadoras, los cuales cuentan con sensores especiales, válvulas de aire, compresores de aire y otros dispositivos modernos, los cuales consiguen una buena limpieza, siendo unos de sus principales inconvenientes su coste de instalación.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 20.

(22) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.3.7. SISTEMA DE TENSADO Se trata de un sistema que permitirá mantener la tensión en la banda, asegurando el buen funcionamiento del sistema. Este sistema cumple las siguientes funciones: -. Al tensar la banda, consigue el adecuado contacto entre el tambor y banda.. -. Evitar derrames de material en las proximidades de los puntos de carga, motivados por falta de tensión en la banda.. -. Compensar las variaciones de longitud producidas por los cambios de tensión.. -. Mantener la tensión adecuada en el ramal de retorno durante el arranque.. Figura 29. Sistema de contrapeso por gravedad.. El tensado de la cinta debe ser tal que no permita el resbalamiento entre la cinta y el tambor de accionamiento. El resbalamiento causa daños en la superficie interior de la banda y en el recubrimiento de los tambores motrices. Los sistemas tensores se colocan preferentemente sobre el carril inferior, cerca del tambor de accionamiento. Los más utilizados son el tensor automático, fijos y por gravedad.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 21.

(23) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.4. CARGA Y DESCARGA La carga y descarga es fundamental para que el material a transportar inicie adecuadamente su recorrido a través de la instalación. Aunque en general las cintas transportadoras se cargan y descargan en los extremos de la misma, es posible efectuar la carga en un punto cualquiera a lo largo de su longitud mediante dispositivos diversos. ● CARGA DEL TRANSPORTADOR Una correcta selección de la forma de depositar la carga sobre la cinta, asegura un prolongamiento de la vida de la misma, ya que es en esta zona de carga donde la cinta sufre los mayores problemas de desgaste y sobre esfuerzo. Normalmente la transferencia del material transportado hacia la cinta se realiza a través una tolva de carga o encauzador. Para el diseño de la misma, se deben tener en cuenta algunas consideraciones: -. Es conveniente que el material transportado entre en contacto con la cinta en la misma dirección de marcha y a la misma velocidad que ella, o a una velocidad similar, para evitar desgastes prematuros.. -. Reducir la altura de caída del material sobre la banda, para evitar daños en su recubrimiento.. -. Intentar que el material se deposite de forma centrada sobre la banda, para que ésta no se vea sometida a esfuerzos laterales que ocasionan desgaste y no tienda a desviarse.. Figura 30. Ejemplo de mala alimentación.. - Es conveniente que en los transportadores inclinados la zona de carga sea horizontal. -. El encauzador debe estar ubicado siempre después de la distancia de transición.. - Utilizar rodillos amortiguadores en la zona de carga si la carga posee alto peso específico. -. Las estaciones de rodillos ubicados debajo de la zona de carga deben tener menor distancia entre ellos que en el resto del transportador.. - Si el material transportado presenta diferentes granulometrías, es aconsejable la utilización de un sistema de cribas de modo que permita que la parte más fina del material se deposite primero sobre la cinta, haciendo de colchón a la parte de granulometría más gruesa.. - Es recomendable el uso de faldones laterales en la estructura metálica del encauzador, que estén en contacto con la banda para aquellos materiales de granulometría fina.. - En caso de cargas irregulares que hacen que la cinta vaya en algunos tramos con carga total y en otra completamente vacía, ocasionando problemas de alineamiento, es recomendable el uso de alimentadores que logran uniformar la carga sobre todo el largo de la cinta. El tipo de alimentador dependerá del tipo de carga.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 22.

(24) CAPÍTULO 1. Memoria. ● DESCARGA DEL TRANSPORTADOR Lo más frecuente es que la cinta del transportador sea descargada en el tambor motriz en cabeza a través de una tolva de descarga, la cual permite seleccionar la dirección de caída. En estos casos el material describe una trayectoria calculable que permite diseñar los flujos de material. Esta trayectoria depende de la granulometría del material, del grado de adherencia y de la velocidad de la banda, entre otros factores. La descarga puede ser realizada también a través de un sistema de tambores dobles denominado carro de descarga o tripper. Consiste en una estructura situada sobre el bastidor de la cinta, que soporta dos tambores: el superior, más avanzado respecto al sentido de marcha y el inferior más atrasado respecto al mismo sentido. Cuando la cinta se acerca al tripper, comienza a separarse de las estaciones de rodillos por las que se deslizaba, dirigiéndose hacia el tambor superior. En él, se produce la descarga de material, y la banda es dirigida hacia el tambor inferior, donde cambia de trayectoria para volver a su estado inicial, sobre las estaciones de rodillos en artesa.. Figura 31. Tripper.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 23.

(25) CAPÍTULO 1. Memoria. 3.5. VENTAJAS El transporte en la industria de fabricación o elaboración de productos es uno de los factores determinantes del coste económico que supone la actividad. El transporte puede suponer entorno al 40% de los gastos de una empresa, por lo que se pretende optimizar al máximo las máquinas que ofrecen este servicio, para así aumentar la rentabilidad de una actividad. Las ventajas que ofrece son: -. Capacidad de transporte: Permiten el transporte multitud de materiales a grandes distancias, a velocidades relativamente altas. Son capaces de transportar miles de toneladas a la hora, convirtiéndose así en uno de los transportes de material a granel más utilizados.. -. Degradación mínima de material: A lo largo de la cinta, el material se encuentra inmóvil mientras se desplaza hacia el punto de descarga. El material no es dañado ni degradado, y es posible utilizar numerosos recubrimientos para no dañar ni al material ni a la banda.. -. Adaptabilidad a terreno: A través de estructuras simples, las cintas transportadoras son capaces de transportar material sobre todo tipo de terrenos, así como de elevarlo con una inclinación máxima de 18º, pudiendo llegar a aumentar este dato combinando diferentes tipos de bandas o configuraciones. El bajo peso de carga y de la estructura del transportador por metro lineal se consigue con un diseño estructural simple que permita atravesar terrenos Figura 32. Cinta adaptada a escabrosos o pendientes pronunciadas. los accidentes topográficos.. -. Mantenimiento: La cinta transportadora no dispone de articulaciones que se desgasten rápidamente. Por ello, requiere de poco mantenimiento, en comparación con otros tipos de maquinaria. Sus reparaciones no requieren de grandes periodos de tiempo y el coste de su mantención rutinaria es mínimo.. -. Posibilidad de múltiples puntos de alimentación y descarga: En industrias de excavación o minería, pueden ser necesarias dos o más operaciones simultáneas de carga o descarga de material. Para ello, se instala maquinaria específica complementaria, y así se hace posible que el material transportado pueda ser descargado en cualquier punto del recorrido.. -. Potencia: Requieren baja potencia por tonelada, en comparación con otros transportadores.. -. Fuentes de energía: La principal es la eléctrica, a través de motores eléctricos acoplados a reductores o motorreductores. Sin embargo, también pueden funcionar con otras fuentes, a través de motores de combustión, con energía solar o hidroeléctrica, o incluso con gas natural.. -. Control: Pueden funcionar a través de botones de accionamiento situados en un mando o ser controladas automáticamente desde estaciones permanentes de control.. -. Protección a la intemperie: Las cintas transportadoras pueden protegerse de la lluvia, nieve o cualquier otro fenómeno climatológico que puede afectar, con un coste mínimo a diferencia de otros medios de transporte. Para evitar la dispersión de polvos, es necesario realizar un recubrimiento de la cinta transportadora en su recorrido, contribuyendo así a mantener una atmósfera limpia. En la actualidad, se instalan cintas tubulares (pipe conveyors, Figura 33), que al estar completamente cerradas, no emiten polvos a la atmósfera.. Figura 33. Pipe conveyor.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 24.

(26) CAPÍTULO 1. Memoria. 4. NORMATIVAS Y REFERENCIAS. 4.1. DISPOSICIONES LEGALES Y NORMAS APLICADAS Las referencias legislativas utilizadas en la redacción del proyecto son las siguientes: -. DIN 15207-1:2000-10. Continous mechanical handling equipment. Idlers for belt conveyors. Main dimensions of idlers for belt conveyors for bulk material.. -. DIN 22101:2011-12. Continous conveyors. Belt conveyors for loose bulk materials. Basis for calculation and dimensioning.. -. DIN 22102-1:2014-01. Conveyor belts with textile plies for bulk goods. Part 1: Dimensions, specifications, marking.. -. DIN 22107-1:2014-08. Continous mechanical handling equipment. Idlers sets for belt conveyors for loose bulk materials. Principal dimensions.. -. Ley 31/1995. Ley de Prevención de Riesgos Laborales.. -. Real Decreto 486/1997, establece las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo.. -. Real Decreto 1215/1997, seguridad para la utilización por los trabajadores de las máquinas y equipos de trabajo.. -. Real Decreto 1644/2008, por el que se establecen las normas para la comercialización y puesta en servicio de las máquinas.. -. UNE 18127:1983. Bandas transportadoras. Determinación de los diámetros mínimos de los tambores. (ISO 3684:1976). -. UNE 18169:1984. Bandas transportadoras. Fórmula para el cálculo de la distancia de transición de la artesa con tres rodillos iguales. (ISO 5293:1981). -. UNE 58204:1992. Aparatos de manutención continua. Cintas transportadoras provistas de rodillos portantes. Cálculo de la potencia disponible y esfuerzos de tracción. (ISO 5048). -. UNE 58206:1981. Equipos de manutención continua para graneles. Transportadores de banda en artesa (excluidos los móviles). Tambores. (ISO 1536:1975). -. UNE 58214:2000. Aparatos móviles de manutención continua para productos a granel. Reglas para el cálculo de estructuras de acero. (ISO 5049-1:1994). -. UNE-EN ISO 13850:2016. Seguridad de las máquinas. Función de parada de emergencia. Principios para el diseño. (ISO 13850:2015).. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 25.

(27) CAPÍTULO 1. Memoria. 4.2. PROGRAMAS DE CÁLCULO ● AUTOCAD AutoCAD permite dibujar todos los elementos que componen la cinta. La Figura 34 es una imagen de la cinta transportadora objeto de este proyecto.. Figura 34. Diseño mediante AutoCAD.. ● CYPE A través de esta herramienta informática ha sido calculada y dimensionada la estructura que soporta la cinta transportadora.. ● EXCEL Este programa ha sido utilizado para calcular la capacidad de transporte de la banda y las resistencias a las que se somete el movimiento. Después, se ha calculado las tensiones en los tambores, para poder calcular la potencia necesaria por el motor y la velocidad requerida. Excel permite modificar datos y fórmulas de forma rápida y sencilla, y calcula los resultados de forma inmediata.. ● SOLIDWORKS La cinta transportadora que se ha diseñado previamente con AutoCAD y la estructura calculada mediante Cype, han sido posteriormente aunadas y construidas con SolidWorks, para así facilitar la comprensión del objeto de diseño y crear los planos de forma correcta.. Figura 35. Logotipo SolidWorks.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 26.

(28) CAPÍTULO 1. Memoria. 4.3. PLAN DE GESTIÓN DE LA CALIDAD APLICADO DURANTE LA REDACCIÓN DEL PROYECTO Para asegurar una correcta gestión del a calidad durante la elaboración del proyecto se han seguido las normas UNE-EN-ISO 9001:2015, de gestión de la calidad, y UNE 157001:2014, de los criterios generales para la elaboración formal de los documentos que constituyen un proyecto técnico. En cuanto a la elaboración de planos, se han seguido las normas UNE-EN ISO 2553:2014, sobre la representación simbólica de las uniones soldadas y UNE 1039:1994, sobre principios de acotación.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 27.

(29) CAPÍTULO 1. Memoria. 4.4. BIBLIOGRAFÍA - “Diseño de un transportador de carga”. Joel Puente Sánchez. Universidad Autónoma Nuevo León. - “Diseño de un sistema de transporte continuo de capacidad 500 kg/h”. Héctor Eduardo García Narváez. Escuela Politécnica Nacional de Ecuador. - “Diseño de una banda transportadora mediante Guide Matlab”. Mario Salinero Gervaso. Universidad Carlos III de Madrid. - “Diseño Cinta Transportadora Intralox para Pesquera Bahía Caldera S.A”. Cristian Alejandro Muñoz Oporto, Patricio Armando Lagos Correa. Universidad Bio-Bio, Chile. - “Diseño de Cinta Transportadora e Estructura auxiliar para planta de procesado de arcillas”. Aitor Ángel Heras López. Universitat Jaume I. - “Diseño de una cinta transportadora en una instalación de carga automática de coque”. Edgar Amela Felipe. Universitat Jaume I. - Conveyor belt system. Refort Belt. - Catálogo Rochman: Rodillos, estaciones y tambores. - Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. - Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Acero.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 28.

(30) CAPÍTULO 1. Memoria. 4.5. OTRAS REFERENCIAS - http://www.emipesa.es/ - http://www.cintastransportadorastapyc.com/la-historia-de-las-cintas-transportadoras/ - http://www.nanotec.es/comienzo-las-cintas-transportadoras-banda/ - http://www.monografias.com/trabajos58/diseno-cintas-transportadoras/diseno-cintastransportadoras.shtml - https://es.scribd.com/document/293857373/DIN-22101-2011-Belt-Conveyors - http://www.fernandezantonio.com.ar/documentos%5C020.pdf - http://www.directindustry.com/ - http://download.rulmeca.it/catalogo/serie_eng/PU%20scrapers.pdf - http://rotranssa.com/baberos. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 29.

(31) CAPÍTULO 1. Memoria. 5. DEFINICIONES Y ABREVIATURAS La Tabla 4 muestra las variables utilizadas durante el proceso de cálculo de los elementos mecánicos que conforman la cinta. SÍMBOLO. DENOMINACIÓN. UNIDAD. ag. Distancia entre apoyos del tambor motriz. m. ai. Distancia entre rodillos en la curva convexa. m. ao. Distancia entre trenes de rodillos ramal superior. m. au. Distancia entre trenes de rodillos ramal inferior. m. A. Superficie de contacto entre banda y limpiador de banda. m. b. Anchura de banda ocupada por el material. m. b1. Anchura de la banda entre guías. m. 2. B. Ancho de banda. m. c1. Coeficiente de transmisión superior. -. c2. Coeficiente de transmisión inferior. -. c1A. Coeficiente de transmisión en el arranque superior. -. c2A. Coeficiente de transmisión en el carril inferior. -. C. Coeficiente de resistencias secundarias. -. CE. Factor de artesa. -. d. Espesor total de la banda. m. do. Diámetro del eje de accionamiento del tambor motriz. m. D. Diámetro del tambor motriz. m. Dd. Diámetro del tambor desviador. m. DL. Diámetro del tambor loco. m. e. Espesor de la carcasa. m. eo. Espesor del recubrimiento superior de la banda. m. eu. Espesor del recubrimiento inferior de la banda. m. f. Coeficiente ficticio de rozamiento. -. F. Tensión media en la banda. N. F1. Resistencia de enrollamiento de la banda en su paso sobre los tambores. N. Fa. Resistencia de rozamiento por faldones desviadores de derrame. N. FA. Fuerza tangencial máxima en el arranque. N. FbA. Resistencias de inercia y rozamiento sobre el punto de carga en la zona de aceleración entre material transportado y banda. N. FE. Resistencia debida a la convergencia de rodillos. N. FgL. Resistencia de rozamiento entre material transportado y guías laterales. N. FH. Resistencias principales. N. FN. Resistencias secundarias. N. Fr. Resistencia de rozamiento debida a los limpiadores de banda. N. FS. Resistencias especiales. N. FS1. Resistencias principales especiales. N. FS2. Resistencias secundarias especiales. N. FSt. N. FU. Resistencias debidas a la inclinación Resistencia de rozamiento entre material transportado y guías en la zona de aceleración Esfuerzo tangencial necesario en el tambor motriz. g. Aceleración de la gravedad. Ft. N N m/s. 2. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 30.

(32) CAPÍTULO 1. Memoria. H. Altura entre ejes tambores. m. Im. Caudal másico transportado. kg/s. Iv. Caudal volumétrico transportado. m /s. k. Factor de inclinación. -. k1. Factor de inclinación ideal. -. ka. Factor de raspado. -. l. Longitud de transporte entre guías. m. l3. Longitud de los rodillos superiores. m. lb. Longitud de aceleración. m. L. Proyección horizontal de la longitud total de la banda.. m. LE. Longitud de la instalación con rodillos portantes convergentes. m. Lh. Longitud de los tramos horizontales. m. Li. Longitud de los tramos inclinados. m. Lp. Proyección horizontal de los tramos inclinados. m. LRe. Longitud de la curva convexa. m. Lt. Longitud de transición. m. 3. LT. Longitud total de la trayectoria de la banda. m. mD. Masa del tambor motriz. kg. me. Masa de la estación sin rodillos. kg. mG. Masa de la banda. mRo. Masa de los rodillos superiores. kg. mRu. Masa de los rodillos inferiores. kg. 2. kg/m. Mf. Momento de flexión del tambor motriz. N·m. Mif. Momento ideal de flexión del tambor motriz. N·m. Mm. Par motor necesario para accionar el tambor motriz. N·m. MmA. Par motor máximo en el arranque. N·m. MT. Momento torsor del tambor motriz. N·m. n. Velocidad de giro del tambor motriz. rad/s. N. Carga teórica de rotura de la banda. N/m. N’. Carga de rotura de la banda. N/m. p. Presión entre el rascador y la banda. N/m. P. Potencia necesaria en el tambor motriz. W. P’. Carga del sistema tensor. N. PA. Potencia de arranque. W. PM. 2. Potencia del motor. W. q. Flecha entre estaciones de rodillos. m. qB. Masa de la banda por unidad de longitud. kg/m. qB’. Masa de la banda por unidad de superficie. kg/m. qD. Peso del tambor motriz. N. qf. Carga que resulta de las fuerzas que actúan sobre el eje del tambor motriz. N. qG. Masa de la carga a transportar por unidad de longitud. kg/m. qRo. Masa de los rodillos superiores por unidad de longitud. kg/m. qRu. Masa de los rodillos inferiores por unidad de longitud. kg/m. Re. Radio convexo. m. s. Porción de la cinta en contacto con los rodillos inclinados. m. S. Sección transversal total del material sobre la banda. m. 2. S1. Sección transversal del material, zona superior. m. 2. S2. Sección transversal del material, zona inferior. m. 2. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 31.

(33) CAPÍTULO 1. Memoria. t tmáx. Tamaño del material transportado. m. Tamaño máximo del material transportado. m. tR. Tiempo de recorrido del material. s. To. Pretensión de la banda. N. TR. Resultante de las tensiones que sufre el tambor motriz. N. T1. Tensión en el ramal tenso. N. T1A. Tensión en el arranque en el ramal tenso. N. T2. Tensión en el ramal flojo. N. T2A. Tensión en el arranque en el ramal flojo. N. Tmáx. Tensión máxima calculada que soporta la banda. N. v. Velocidad de funcionamiento de la banda. m/s m/s. W. Velocidad máxima admisible de la banda Componente de la velocidad de alimentación del material en el sentido de transporte Módulo de resistencia. x. Factor de carcasa para el cálculo del radio convexo. -. x’. Factor de carcasa. -. z. Número de capas de la carcasa de la banda. -. Z. Número de rodillos en la curva convexa. -. vmáx vo. m/s m. α. Ángulo de reposo. º. αd. Ángulo de desvío. º. δ. Ángulo de inclinación máxima de la cinta. º. 3. ε. Ángulo de convergencia. º. εM. Eficiencia mecánica de reductores. %. η. Rendimiento del motor. %. θ. Ángulo de talud dinámico o de sobrecarga del material transportado. º. λ. Ángulo de artesa. º. μ. Coeficiente de rozamiento entre el tambor motriz y la banda. -. μo. Coeficiente de rozamiento entre la banda y los rodillos portantes. -. μ1. Coeficiente de adherencia entre el material y la banda. -. μ2. Coeficiente de rozamiento entre el material transportado y la guía. -. μ3. Coeficiente de rozamiento entre el rascador y la banda. -. μA. Coeficiente de adherencia entre el tambor motriz y la banda en el arranque. -. π. Número pi. -. ρ. Peso específico. σ. Coeficiente de seguridad. -. σ1. Coeficiente de seguridad para bandas de carcasa textil. -. σadm φ. Esfuerzo admisible Ángulo de abrazamiento entre la banda y el tambor motriz. 3. kg/m. N/m. 2. º. Tabla 4. Abreviaturas de los parámetros utilizados.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 32.

(34) CAPÍTULO 1. Memoria. 6. REQUISITOS DE DISEÑO 6.1. REQUISITOS ESTABLECIDOS POR EL CLIENTE Los requisitos base que ha establecido el cliente son los siguientes: -. La cinta transportará grava de forma continua, desde la salida del tratamiento de trituración, hasta la entrada al tromel de lavado.. -. El tamaño medio de la grava es aproximadamente de 100 mm.. -. La cinta será utilizada durante 12 horas al día, correspondiéndose con un horario de 8 horas de la mañana a las 20 horas de la tarde.. -. La cinta deberá salvar una altura de 14.6 m.. -. La longitud entre tambor motriz-reenvío es de 59.5 m.. -. La cinta constará de un tramo inclinado y otro horizontal.. -. El ancho de banda será de 800 mm.. -. El ángulo de artesa será de 30º.. -. La instalación deberá cumplir la legislación vigente.. -. La cinta cumplirá con los aspectos de seguridad de la empresa, así como con la seguridad en las máquinas según las directivas en vigor.. -. Habrá acceso a cualquier punto de la cinta, con motivo de facilitar reparaciones o ajustes.. -. Condiciones de trabajo estándar.. -. Evitar derrames de material a lo largo del transporte.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 33.

(35) CAPÍTULO 1. Memoria. 6.2. REQUISITOS DEL DISEÑADOR Y PARÁMETROS Para que el diseño de la cinta transportadora sea la correcta y se reduzcan o eviten los problemas posteriores, se enuncian a continuación varias especificaciones a seguir: -. La instalación deberá disponer de pasarelas, barandillas y escaleras para el acceso a la maquinaria, con el fin de poder asegurar su mantenimiento y seguridad.. -. Se deberán evitar las pérdidas de material durante todo el recorrido.. -. La instalación deberá contar con equipos de limpieza que aseguren un mejor funcionamiento.. -. Las partes sobresalientes de los elementos móviles deberán ser mínimas para evitar accidentes.. -. Se deberán evitar esquinas o ángulos vivos, y se deberán proteger todas aquellas zonas donde haya riesgo de producirse un corte, atrapamiento o cualquier peligro.. Antes de comenzar con el proceso de diseño, se debe estudiar el material a transportar y sus características, ya que debido ellas, se seleccionarán los elementos que constituyen la cinta. La Tabla 5 muestra los parámetros técnicos o características que se requieren para efectuar los cálculos y operaciones necesarias en el diseño de la cinta transportadora. DENOMINACIÓN. PARÁMETRO. VALOR. -. Material. Grava. t. Tamaño. 10 – 150 mm. ρ. Peso específico. α. Ángulo de reposo. θ. Ángulo de sobrecarga. 20º. δ. Ángulo de máxima inclinación. 16º. -. Abrasividad. B. -. Corrosividad. A. v. Velocidad de la banda. 1400 – 1600 kg/m. 3. 30 – 34º. 1.31 m/s. Tabla 5. Parámetros de diseño del material.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 34.

(36) CAPÍTULO 1. Memoria. 6.3. ACCIONES SOBRE LA ESTRUCTURA 6.3.1. ACCIONES PERMANENTES -. Peso propio: Es el peso de la propia estructura que sustenta la cinta transportadora. El programa Cype calcula automáticamente esta carga en función de los perfiles descritos en la estructura. Se deben incluir también las cargas producidas por los elementos de la Tabla 6: ELEMENTO. PESO. Estación superior con rodillos. 28.22 kg. Estación inferior con rodillos. 14.35 kg. Tambor motriz. 485 kg. Tambor de reenvío. 350 kg. Tambor desviador. 350 kg. Motor. 1200 kg. Banda. 9.92 kg/m. Contrapeso Grava. 3440 kg 1600 kg/m. 3. Tabla 6. Cargas muertas.. 6.3.2. ACCIONES VARIABLES -. Sobrecarga de uso: Es el peso de todo lo que puede gravitar sobre estructura por su razón de uso. La cinta posee una escalera que da acceso al pasillo paralelo a la cinta para su mantenimiento. Dichos elementos deben soportar una carga concentrada de 3 kN bajo las condiciones más desfavorables, y las barandillas y rodapiés deberán resistir una carga horizontal de 0.3 kN, según indica la norma UNE 58214. Aparatos móviles de manutención continua para productos a granel. Reglas para el cálculo de estructuras de acero en su Artículo 3.1.8.. -. Viento: La carga de viento es obtenida según el Artículo 3.2.1 de la norma UNE 58214. El valor 2 de dicha carga es de 0.4 kN/m .. -. Nieve: Únicamente será considerada si el cliente estipula valores de carga debidos a las particulares condiciones climáticas. En este Proyecto no se han aportado los datos, por lo que la nieve no es considerada en el cálculo.. 6.3.3. ACCIONES ACCIDENTALES -. Sismo: La Norma de Construcción Sismorresistente: Parte general y edificación (NCSE-02) establece que la estructura objeto de este Proyecto es una construcción de importancia moderada y que por tanto, quedan despreciadas las acciones sísmicas. La estructura cuenta con una probabilidad despreciable de que su destrucción por un terremoto pueda ocasionar víctimas, interrumpir un servicio primario, o producir daños económicos significativos a terceros.. -. Incendio: Se regula mediante el CTE-DB-SI-6. Para esta estructura no se considera esta hipótesis.. -. Impacto: No se consideran hipótesis de esta naturaleza.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 35.

(37) CAPÍTULO 1. Memoria. 7. ANÁLISIS DE SOLUCIONES A continuación se indican las alternativas de diseño que se han considerado a lo largo de la presente Memoria, barajando las ventajas e inconvenientes de los sistemas nombrados. Para escoger la solución adecuada al problema de diseño que se presenta en este Proyecto, se van a tener en cuenta los siguientes aspectos: -. Seguridad: Este factor determina el nivel de confiabilidad del operario cuando la máquina comienza a operar, ya que la instalación proporciona la tranquilidad de que el trabajo a realizar no conlleva a riesgo de accidentes.. -. Mantenimiento: La instalación escogida dependerá también del tipo de mantenimiento que necesite, ya que mantenimientos largos pueden llevar a grandes pérdidas de productividad y alto coste de mano de obra.. -. Vida útil: Este es un factor importante de analizar, ya que, de este depende el régimen de trabajo al cual va a estar sometido el sistema de transporte, su tiempo de duración y el tipo de mantenimiento que se va a aplicar.. -. Facilidad de construcción: Este factor determina la dificultad que se puede presentar al momento de construir un elemento constitutivo del sistema, ya sea, por su geometría, tipo de material empleado, experiencia por parte del fabricante y tiempo de construcción. Por tanto, se pretende que el sistema elegido cuente con la mayor parte de componentes estándar o normalizados, para abaratar los costes.. -. Facilidad de montaje: La fase de construcción se encuentra muy ligada a la de montaje, ya que piezas con geometrías complejas conllevan a un montaje más preciso y tedioso. El tiempo de montaje y puesta a punto o calibración deben ser tareas que se desarrollen sin problemas, ya que en esta fase del proceso de fabricación, se ha debido prever cualquier tipo de desajuste desde la fase de diseño.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 36.

(38) CAPÍTULO 1. Memoria. 7.1. TIPOS DE CINTA. VENTAJAS E INCONVENIENTES Como se ha descrito en el apartado 3.3.1. Tipos de cintas, existen multitud de sistemas capaces de transportar material a granel. Las siguientes tablas muestran las ventajas e inconvenientes que presentan los diferentes tipos de cintas. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil implantación.. Alto mantenimiento. Sirve para material a granel.. Incapaz de resistir impactos de altas cargas.. No hay pérdida de material (puede tener rascadores).. Precio elevado de producción.. Es capaz de transportar cargas pesadas. No tiene necesidad de parar. Tabla 7. Ventajas e inconvenientes de las cintas con cadenas.. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil implantación.. No es común para material a granel.. Se puede utilizar para transporte a granel.. Incapaz de resistir impactos de altas cargas.. No tiene necesidad de parar.. Precio elevado de producción.. Es capaz de transportar cargas pesadas.. Posibilidad de pérdida de material.. Tabla 8. Ventajas e inconvenientes de las cintas con listones.. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil implantación.. Necesidad de contenedores para cargar el material. Genera una producción económica.. No sirve para material a granel.. Reducido desgaste, los rodillos facilitan el avance.. Carga discontinua (detener la máquina para cargar).. Soporta piezas o bultos de alto peso.. Pérdida de material ya que no hay rascadores.. Tabla 9. Ventajas e inconvenientes de las cintas con rodillos.. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil implantación.. No soporta impacto de grandes cargas.. Buen precio de producción.. No transporta material a granel. Carga discontinua (detener la máquina para cargar).. Tabla 10. Ventajas e inconvenientes de las cintas con ruedas.. VENTAJAS Fácil implantación. Se puede utilizar para transporte a granel.. INCONVENIENTES Alto coste de las bandas. Requiere de un mantenimiento superior debido a la multitud de elementos.. Reducida pérdida de material. Buen precio de producción. Tabla 11. Ventajas e inconvenientes de las cintas planas.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 37.

(39) CAPÍTULO 1. Memoria. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil manejo. Resistente al impacto de grandes cargas. Reducido mantenimiento.. Pérdida de material por falta de un rascador. Necesidad de parar producción mientras se carga.. Buen precio de producción. Tabla 12. Ventajas e inconvenientes de las cintas de carro sobre rieles.. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil manejo. Adecuado sistema para algunos sistemas de producción donde no se puede utilizar otros métodos.. Costes elevados. No se utiliza para material a granel. Muy difícil su implantación en nuestro sistema.. Reducido mantenimiento. Buen precio de producción.. Tabla 13. Ventajas e inconvenientes de las cintas aéreas.. VENTAJAS. INCONVENIENTES. Fácil manejo. Adecuado sistema para algunos sistemas de producción, cadenas de montaje por ejemplo.. Costes elevados. No se utiliza para material a granel. Muy difícil su implantación en nuestro sistema.. Tabla 14. Cinta por cable enterrado.. El tipo de cinta elegido se corresponderá con una cinta plana. La cinta aérea no permite el transporte continuo de material a granel, por lo que queda descartada. Los sistemas por cable enterrado y por rieles no permiten la elevación de la grava hacia su destino, por lo que también se eliminan. La cinta de rodillos, ruedas y listones permitiría el transporte, pero con elevadas pérdidas de material, al no tratarse de bultos de grandes dimensiones. La última opción es la cinta con cadenas, que puede utilizarse en este caso, pero la cinta plana es un sistema más implantado en la industria y más económico.. Diseño y desarrollo de una cinta para transporte de áridos. 38.

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Figura 1. Trituración y cribado de áridos.

Figura 1.

Trituración y cribado de áridos. p.7
Figura 3. Localización.

Figura 3.

Localización. p.8
Figura 6. Cinta tubular.

Figura 6.

Cinta tubular. p.10
Figura 7. Cinta móvil.

Figura 7.

Cinta móvil. p.11
Figura 13. Cinta sobre rieles, aérea y por cable enterrado.

Figura 13.

Cinta sobre rieles, aérea y por cable enterrado. p.13
Figura 16. Tipos de uniones de las bandas.

Figura 16.

Tipos de uniones de las bandas. p.15
Figura 17. Unión grapada.

Figura 17.

Unión grapada. p.15
Tabla 2. Disposiciones de los rodillos.

Tabla 2.

Disposiciones de los rodillos. p.16
Figura 19. Rodillos amortiguadores.

Figura 19.

Rodillos amortiguadores. p.17
Tabla 3. Clasificación de los tambores.

Tabla 3.

Clasificación de los tambores. p.18
Figura 22. Tipos de engomado de tambor.

Figura 22.

Tipos de engomado de tambor. p.18
Figura 26. Rascador principal.

Figura 26.

Rascador principal. p.21
Figura 29. Sistema de contrapeso por gravedad.

Figura 29.

Sistema de contrapeso por gravedad. p.22
Figura 31. Tripper.

Figura 31.

Tripper. p.24
Figura 34. Diseño mediante AutoCAD.

Figura 34.

Diseño mediante AutoCAD. p.27
Tabla 5. Parámetros de diseño del material.

Tabla 5.

Parámetros de diseño del material. p.35
Tabla 6. Cargas muertas.

Tabla 6.

Cargas muertas. p.36
Tabla 12. Ventajas e inconvenientes de las cintas de carro sobre rieles.

Tabla 12.

Ventajas e inconvenientes de las cintas de carro sobre rieles. p.39
Tabla 15. Ventajas e inconvenientes de la unión grapada.

Tabla 15.

Ventajas e inconvenientes de la unión grapada. p.40
Figura 39. Factor de inclinación k.

Figura 39.

Factor de inclinación k. p.51
Figura 40. Variedad de rodillos.

Figura 40.

Variedad de rodillos. p.52
Tabla 24. Coeficientes de seguridad.

Tabla 24.

Coeficientes de seguridad. p.55
Tabla 29. Valores de la eficiencia mecánica de los reductores.

Tabla 29.

Valores de la eficiencia mecánica de los reductores. p.65
Figura 45. Estructura soportante de una cinta transportadora.

Figura 45.

Estructura soportante de una cinta transportadora. p.69
Figura 47. Cinta transportadora.

Figura 47.

Cinta transportadora. p.70
Tabla 31. Valores del ángulo de reposo y sobrecarga en función del material.

Tabla 31.

Valores del ángulo de reposo y sobrecarga en función del material. p.76
Tabla 33. Propiedades de los recubrimientos.

Tabla 33.

Propiedades de los recubrimientos. p.77
Tabla 38. Paso entre estaciones.

Tabla 38.

Paso entre estaciones. p.79
Tabla 39. Valores de los diámetros de los tambores.

Tabla 39.

Valores de los diámetros de los tambores. p.80
Tabla 1: Tipos de bandas transportadoras con una, dos o más telas (Cargas de rotura).

Tabla 1:

Tipos de bandas transportadoras con una, dos o más telas (Cargas de rotura). p.127

Referencias

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